Hoje é difícil encontrar uma área de desenvolvimento socioeconómico em que os serviços de navegação por satélite não possam ser utilizados. A aplicação mais relevante das tecnologias GLONASS continua a ser na indústria dos transportes, incluindo a navegação marítima e fluvial, o transporte aéreo e terrestre. Ao mesmo tempo, segundo especialistas, cerca de 80% dos equipamentos de navegação são utilizados no transporte rodoviário.

TRANSPORTE TERRESTRE

Uma das principais áreas de aplicação da navegação por satélite é o monitoramento de transportes. Este serviço é mais importante para empresas industriais, de construção e de transporte. Os equipamentos de navegação que recebem sinais do sistema GLONASS permitem determinar a localização do veículo; as leituras dos sensores de medição podem garantir tanto a segurança do transporte de passageiros quanto a comodidade e otimização da operação dos veículos comerciais, além de eliminar seu uso indevido. A implementação do sistema permite aos proprietários de frotas reduzir os seus custos de manutenção em 20-30% em 4-6 meses.

Uma das tecnologias implementadas na Rússia com base na navegação por satélite é o Sistema de Transporte Inteligente (ITS). Inclui o acompanhamento do transporte de cargas perigosas, volumosas e pesadas, o acompanhamento do horário de trabalho e descanso dos motoristas, o gerenciamento e despacho do transporte de passageiros e a informação aos passageiros do transporte urbano.

A eficácia da utilização dos serviços de navegação por satélite no transporte terrestre pode ser avaliada de acordo com os seguintes critérios:

redução do número de acidentes rodoviários, bem como de mortos e feridos em acidentes rodoviários; redução do tempo de resposta aos acidentes rodoviários;
redução do tempo de viagem, aumentando a atratividade do transporte público;
melhorar a qualidade dos gastos dos fundos orçamentários.

Segundo os especialistas, devido à introdução de sistemas de transporte inteligentes, o crescimento do PIB da Rússia poderá atingir 4-5% ao ano.

Os transportes municipais e públicos dos territórios de Altai, Krasnodar, Krasnoyarsk, Stavropol, Khabarovsk, Astrakhan, Belgorod, Vologda, Kaluga, Kurgan, Magadan, Moscou, Nizhny Novgorod, Novosibirsk, Penza, Rostov, Samara estão equipados com monitoramento e navegação e tecnologias de informação com base nos serviços do sistema GLONASS, Saratov, Tambov, regiões de Tyumen, Moscou, repúblicas da Mordóvia, Tartaristão, Chuváchia. Na Rússia como um todo, os elementos ITS foram implementados e funcionam eficazmente em mais de 100 cidades.

BUSCA E RESGATE

Equipamentos que recebem sinais de satélites de navegação estão instalados em ambulâncias, bem como em veículos do Ministério de Situações de Emergência. O suporte em tempo coordenado baseado em dados de satélite permite que equipes de médicos e socorristas cheguem mais rapidamente aos locais de emergência para prestar assistência às vítimas. Usando o GLONASS, a localização e o movimento de grupos de bombeiros são rastreados.

Um dos exemplos ilustrativos da utilização da navegação global por satélite no interesse de salvar vidas humanas é o sistema ERA-GLONASS (resposta de emergência em caso de acidentes). Sua principal tarefa é determinar o fato de um acidente de trânsito e transmitir os dados ao servidor de resposta. Em caso de acidente automóvel, o terminal de navegação e telecomunicações nele instalado determina automaticamente as coordenadas, estabelece ligação com a central servidora do sistema de monitorização e transmite dados sobre o acidente através de canais comunicações celulares operador. Estes dados permitem determinar a natureza e gravidade de um acidente e realizar uma resposta imediata por ambulâncias. A utilização de dados do Sistema Global de Navegação por Satélite via ERA-GLONASS pode reduzir significativamente a taxa de mortalidade por lesões resultantes de acidentes rodoviários.

Outra área de aplicação do GLONASS no interesse de salvar vidas humanas é a combinação da navegação global por satélite com o Sistema Internacional de Busca e Resgate COSPAS-SARSAT. Esta função é fornecida na espaçonave de navegação Glonass-K de última geração. Já em fase de testes de voo, o satélite Glonass-K nº 11, em março de 2012, através do repetidor deste sistema, transmitiu um sinal de socorro sobre um helicóptero canadense acidentado, graças ao qual a tripulação foi salva.

NAVEGAÇÃO PESSOAL

Chipsets com receptores de navegação GLONASS são usados em smartphones, tablets, câmeras digitais, dispositivos de fitness, rastreadores vestíveis, laptops, navegadores, relógios, óculos e outros dispositivos. A navegação pessoal está se tornando a principal área de aplicação das tecnologias de navegação por satélite.

A utilização de tecnologias GNSS contribuiu para o surgimento de desportos e atividades ao ar livre completamente novos. Um exemplo disso é o geocaching - um jogo turístico que utiliza sistemas de navegação por satélite, cujo objetivo é encontrar caches escondidas por outros participantes do jogo. Outro novo esporte de geomarcação são as corridas de cross-country usando coordenadas de satélite pré-determinadas.

Uma área promissora para a utilização das tecnologias GLONASS são os sistemas sociais que prestam assistência a pessoas com deficiência ou crianças pequenas. Usando equipamento de navegação com interface de voz, uma pessoa cega pode determinar o caminho até uma loja, clínica, etc. Os proprietários de tais dispositivos podem, em caso de perigo ou deterioração acentuada da saúde, causar assistência emergencial pressionando o botão de pânico. Um rastreador de satélite pessoal pode ajudar os pais a rastrear a localização de seus filhos on-line para monitorar sua segurança.

AVIAÇÃO

Na aviação, os receptores de navegação são integrados em sistemas de navegação aérea a bordo que fornecem navegação de rota e abordagens de pouso em condições climáticas difíceis. A navegação por satélite é de grande importância para garantir o pouso de pequenas aeronaves em aeródromos não equipados. Os sistemas de navegação baseados em GLONASS aumentam a segurança da navegação por helicóptero e aumentam a precisão da navegação de veículos aéreos não tripulados.

TRANSPORTE DE ÁGUA

A utilização de tecnologias GNSS para fins marítimos/fluviais na Rússia aproxima-se dos 100%. A capacidade do mercado russo é estimada em 18.560 unidades de transporte aquaviário, incluindo embarcações fluviais e marítimas de carga e passageiros. As tecnologias GLONASS são utilizadas no transporte marítimo para guiar navios e manobrar em condições difíceis (eclusas, portos, canais, estreitos, condições de gelo), navegação em vias navegáveis interiores, monitoramento e contabilidade da frota e operações de resgate.

O crescimento do tráfego ao longo da Rota Marítima do Norte, que pode reduzir significativamente o tempo de entrega de mercadorias da região Ásia-Pacífico para a Europa, leva a um aumento da intensidade do transporte marítimo numa zona com condições climáticas extremamente adversas. Em condições de tempestades e nevoeiro denso, é difícil garantir a segurança do tráfego de navios sem navegação por satélite.

GEODESIA E CARTOGRAFIA

As tecnologias GLONASS são utilizadas no cadastro de cidades e terrenos, no planejamento e gestão do desenvolvimento territorial e na atualização de mapas topográficos. O uso das tecnologias GLONASS acelera e reduz o custo de criação e atualização de mapas - em alguns casos, não há necessidade de fotografias aéreas caras ou levantamentos topográficos trabalhosos. Na Federação Russa, o volume atual do mercado de equipamentos geodésicos baseados em GNSS é estimado em 2,3 mil unidades.

AMBIENTE

A comunidade científica utiliza ativamente dados de navegação para observações e pesquisas da Terra. O GLONASS promove o desenvolvimento de métodos e ferramentas destinadas a resolver problemas fundamentais de geodinâmica, a formação do sistema de coordenadas da Terra, a construção de um modelo da Terra, a medição de marés, correntes e nível do mar, a determinação e sincronização do tempo, a localização de derrames de petróleo e a recuperação de terra após a eliminação de resíduos perigosos.

Os sinais de navegação da espaçonave GLONASS desempenham um papel importante no estudo dos processos sísmicos. Utilizando dados de satélite, é possível registrar os processos de deslocamento das placas tectônicas com mais precisão do que por meio de equipamentos terrestres. Além disso, as perturbações na ionosfera, registadas através de satélites de navegação, fornecem aos cientistas dados sobre os movimentos de aproximação da crosta terrestre. Assim, a navegação global por satélite permite prever terremotos e minimizar suas consequências para o ser humano. As tecnologias baseadas no GLONASS também ajudam a monitorar estradas e ferrovias em áreas propensas a avalanches em áreas montanhosas.

NAVEGAÇÃO ESPACIAL

Na indústria espacial, as tecnologias GLONASS são usadas para rastrear veículos de lançamento, determinar com alta precisão as órbitas de naves espaciais, determinar a orientação de uma nave espacial em relação ao Sol e para observação precisa, controle e designação de alvos de sistemas de defesa antimísseis.

Em particular, os seguintes equipamentos estão equipados com equipamentos de navegação por satélite GLONASS ou GLONASS/GPS: o veículo lançador Proton-M, o veículo lançador Soyuz, os estágios superiores Breeze, Fregat, DM, e a nave espacial Meteor-M, “Ionosphere”. , “Canopus-ST”, “Condor-E”, “Bars-M”, “Lomonosov”, bem como complexos móveis ferroviários utilizados para o transporte de veículos lançadores e componentes de combustível de foguetes.

Na indústria espacial, um grande número de projetos exige conhecimento de alta precisão das órbitas das espaçonaves na resolução de problemas de sensoriamento remoto da Terra, reconhecimento, mapeamento, monitoramento das condições do gelo, situações de emergência, bem como na área de estudo da Terra. e o oceano mundial, construindo um modelo dinâmico de alta precisão do geóide, modelos dinâmicos de alta precisão da ionosfera e da atmosfera. Ao mesmo tempo, a precisão do conhecimento da posição dos objetos é necessária ao nível de vários centímetros. Métodos especiais para processar medições do sistema GLONASS a partir de receptores localizados a bordo da espaçonave podem resolver este problema com sucesso.

CONSTRUÇÃO

Na Rússia, as tecnologias GLONASS são utilizadas no monitoramento de equipamentos de construção, bem como no monitoramento do deslocamento da rodovia, no monitoramento de deformações de objetos estacionários lineares e em sistemas de controle de equipamentos de construção rodoviária.

Os serviços de navegação por satélite ajudam a determinar a localização de objetos geográficos com precisão centimétrica ao colocar oleodutos e gasodutos, linhas de energia e esclarecer os parâmetros do terreno durante a construção de edifícios e estruturas e construção de estradas. Segundo especialistas nacionais e estrangeiros, o uso do GLONASS aumenta a eficiência da construção e do trabalho cadastral em 30-40%.

O uso dos serviços GLONASS permite transmitir rapidamente informações sobre o estado de estruturas de engenharia complexas e objetos potencialmente perigosos, como barragens, pontes, túneis, empreendimentos industriais e usinas nucleares. Com a ajuda do monitoramento por satélite, os especialistas recebem informações oportunas sobre a necessidade de diagnósticos adicionais dessas estruturas e seu reparo.

SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO

GLONASS é usado para registro temporário de transações monetárias em ações, moedas e mercadorias. Uma forma contínua e precisa de registrar transferências e a capacidade de rastreá-las é a base da operação dos sistemas de comércio interbancário internacional. Os maiores bancos de investimento usam GLONASS para sincronizar as redes de computadores das suas divisões em toda a Rússia. A bolsa unida MICEX-RTS usa sinais de tempo GLONASS para registrar cotações com precisão ao fazer transações. Os equipamentos GLONASS, utilizados no interesse da infraestrutura de telecomunicações, fornecem soluções para os problemas de sincronização das redes de comunicação.

ARMAS

O sistema GLONASS é de particular importância para a eficiência da resolução de problemas pelas Forças Armadas e utilizadores especiais. O sistema é utilizado para resolver problemas de apoio em tempo coordenado para todos os tipos e ramos das tropas, inclusive para aumentar a eficiência do uso de armas de alta precisão, aeronaves não tripuladas, gestão operacional tropas.

Artigo sobre sistemas GLONASS e GPS: características dos sistemas de satélite, suas características e análise comparativa. No final do artigo há um vídeo sobre os princípios de funcionamento do GPS e GLONASS.

Agora as esferas de influência estão divididas entre o GLONASS russo, o GPS (Sistema de Posicionamento Global) americano e o BeiDou chinês, que gradualmente ganha força. A escolha de um sistema para o seu próprio carro pode ser determinada por motivos patrióticos ou pode basear-se numa ponderação competente das vantagens e desvantagens destes desenvolvimentos.

Noções básicas de comunicações por satélite

O objetivo de cada sistema de satélite é determinar a localização exata de qualquer objeto. No contexto de um automóvel, esta tarefa é realizada através de um dispositivo especial que ajuda a estabelecer as coordenadas no terreno, conhecido como navegador.

Os satélites que interagem com um determinado sistema de navegação enviam sinais pessoais diferentes uns dos outros. Para determinar claramente as coordenadas espaciais, o navegador precisa de informações de 4 satélites. Assim, este não é um simples gadget automotivo, mas um dos elementos de um complexo mecanismo de posicionamento espacial.

À medida que o carro se move, as coordenadas mudam continuamente. Portanto, o sistema de navegação é projetado de forma que, em determinados intervalos regulares, atualize os dados recebidos e recalcule a distância.

Vantagem sistemas modernosé que eles têm a capacidade de lembrar a localização dos satélites mesmo quando desligados. Isto aumenta significativamente a eficiência do dispositivo, quando não há necessidade de reencontrar a órbita do satélite todas as vezes. Para os motoristas que acessam regularmente o navegador, os desenvolvedores forneceram uma função “hot start” - a conexão mais rápida possível entre o dispositivo e o satélite. Se você raramente utiliza o navegador, a inicialização será “fria”, ou seja, neste caso a conexão com o satélite demorará mais, demorando de 10 a 20 minutos.

Criação de sistemas

Embora o primeiro satélite da Terra tenha sido um desenvolvimento soviético, foi o GPS americano. Os cientistas notaram mudanças nos sinais dos satélites dependendo do seu movimento em órbita. Então eles pensaram em um método para calcular não apenas as coordenadas do próprio satélite, mas também dos objetos terrestres ligados a ele.

Em 1964, entrou em operação um sistema de navegação exclusivamente militar denominado TRANZIT, tornando-se o primeiro desenvolvimento deste nível no mundo. Facilitou o lançamento de mísseis de submarinos, mas calculou a precisão da localização do objeto apenas a uma distância de 50 metros. Além disso, este objeto deveria permanecer absolutamente imóvel.

Ficou claro que o primeiro e até então único navegador do mundo não conseguia dar conta da tarefa de determinar coordenadas constantemente. Isso se deveu ao fato de que, ao passar em órbita baixa, o satélite só conseguiu enviar sinais para a Terra por uma hora.

A próxima versão modernizada apareceu 3 anos depois, junto com o novo satélite Timation-1 e seu irmão Timation-2. Juntos, eles subiram para uma órbita mais alta e se fundiram em um único sistema chamado Navstar. Começou como um desenvolvimento militar, mas depois foi tomada a decisão de torná-lo publicamente disponível para as necessidades da população civil.

Este sistema ainda está em operação, contando com 32 satélites em seu arsenal, proporcionando cobertura completa da Terra. Outros 8 dispositivos estão reservados para algum imprevisto. Movendo-se a uma distância significativa do planeta em várias órbitas, os satélites completam sua revolução em quase um dia.

Sobre sistema GLONASS doméstico começou a trabalhar na época da União - uma potência poderosa com mentes científicas notáveis. O lançamento de um satélite artificial em órbita lançou o trabalho de design do sistema de posicionamento.

O primeiro satélite soviético, nascido em 1967, deveria ser o único suficiente para calcular coordenadas. Mas logo apareceu no espaço todo um sistema equipado com transmissores de rádio, conhecido pela população como Cigarra, os militares o chamavam de Ciclone. A sua tarefa era identificar objetos em perigo, o que fez até ao advento do GLONASS em 1982.

A União Soviética foi destruída, o país estava em apuros e não conseguia encontrar reservas para concretizar o sistema de alta tecnologia. Todo o sistema incluía 24 satélites, mas devido a dificuldades financeiras, quase metade deles não funcionou. Portanto, naquela época, na década de 90, o GLONASS não conseguia nem chegar perto de competir com o GPS.

Hoje, os desenvolvedores russos pretendem alcançar e ultrapassar os seus colegas americanos, o que já confirma a revolução mais rápida dos nossos satélites ao redor da Terra. Embora historicamente o sistema de satélites russo tenha ficado significativamente atrás do americano, esta lacuna está a diminuir de ano para ano.

Vantagens e Desvantagens

Em que nível estão ambos os sistemas agora? Qual deles a pessoa média deve preferir para suas tarefas diárias?

Em geral, muitos cidadãos não se importam com o tipo de navegação por satélite que o seu equipamento utiliza. Ambos estão disponíveis sem restrições e taxas para tudo população civil, inclusive para uso em um carro. Se olharmos do ponto de vista técnico, a empresa sueca de satélites anunciou oficialmente os méritos do GLONASS, que opera muito melhor nas latitudes norte.

Os satélites GPS praticamente não aparecem ao norte do paralelo 55 e, portanto, mais ao sul no hemisfério sul. Já com ângulo de inclinação de 65 graus e altitude de 19,4 mil km, os satélites GLONASS fornecem sinais excelentes e estáveis para Moscou, Noruega e Suécia, o que é tão apreciado por especialistas estrangeiros.

Embora ambos os sistemas possuam um grande número de satélites em todos os planos orbitais, outros especialistas ainda dão a palma da mão ao GPS. Mesmo com um programa activo para melhorar o sistema russo em no momento Os americanos possuem 27 satélites contra 24 russos, o que dá maior clareza aos seus sinais.

A confiabilidade dos sinais GLONASS é de 2,8 m em comparação com 1,8 m do GPS. No entanto, este valor é bastante médio, porque os satélites podem ser alinhados em órbita de tal forma que a taxa de erro aumenta várias vezes. Além disso, tal situação pode ocorrer em ambos os sistemas de satélite.

Por esta razão, os fabricantes estão tentando equipar seus dispositivos com um sistema duplo de navegação que recebe sinais de GPS e GLONASS.

Um papel importante é desempenhado pela qualidade do equipamento terrestre que recebe e descriptografa os dados recebidos.

Se falamos das deficiências identificadas em ambos os sistemas de navegação, elas podem ser distribuídas da seguinte forma:

GLONASS:

a alteração das coordenadas celestes (efemérides) leva à imprecisão na determinação das coordenadas, chegando a 30 metros;
interrupção do sinal bastante frequente, embora de curto prazo;
influência tangível das características do relevo na clareza dos dados obtidos.

GPS:

receber um sinal errado devido a interferência multipercurso e instabilidade atmosférica;
uma diferença significativa entre a versão civil do sistema, que possui capacidades muito limitadas em comparação com o desenvolvimento militar.

Dois sistemas

No total, mais de cinco dúzias de satélites de ambas as potências mundiais estão constantemente girando em órbita. Como já mencionado, para obter coordenadas confiáveis, basta uma boa “visão” de 4 satélites. Em terreno plano, na estepe ou no campo, qualquer receptor será capaz de detectar simultaneamente até uma dezena de sinais, enquanto em uma floresta ou área montanhosa a conexão desaparece rapidamente.

Assim, o objetivo do projeto é que cada dispositivo receptor seja capaz de se comunicar com o maior número possível de satélites. Isso volta novamente à ideia de combinar GLONASS e GPS, que já é praticado na América para serviços de resgate. Não importa como as relações entre os estados se desenvolvam, a vida humana vem em primeiro lugar, e um chip de sistema duplo determinará a localização de uma pessoa em apuros com maior velocidade e clareza.

Tal síntese também salvará os motoristas da incapacidade de se orientar em áreas desconhecidas devido ao fato de o navegador ser muito lento para estabelecer uma conexão e demorar muito para processar informações. A razão para isso é a perda de um satélite devido a interferências banais: um prédio alto, um viaduto ou mesmo um grande caminhão na vizinhança. Mas se o navegador do carro estiver equipado com um chip de sistema duplo, a probabilidade de congelamento será significativamente reduzida.

Quando esta prática se generalizar, o navegador não se preocupará com o país de origem do sistema, pois poderá rastrear simultaneamente até 40 satélites, proporcionando uma determinação de localização fantasticamente precisa.

Vídeo sobre os princípios de funcionamento do GPS e GLONASS:

Os mapas em papel da área foram substituídos por mapas eletrônicos, cuja navegação é feita por meio do sistema de satélite GPS. Neste artigo você aprenderá quando surgiu a navegação por satélite, o que é agora e o que a espera no futuro próximo.

Durante a Segunda Guerra Mundial, as flotilhas dos EUA e da Grã-Bretanha tinham um poderoso trunfo - o sistema de navegação LORAN usando radiofaróis. No final das hostilidades, os navios civis dos países “pró-ocidentais” receberam a tecnologia à sua disposição. Uma década depois, a URSS pôs em operação a sua resposta - o sistema de navegação Chaika, baseado em radiofaróis, ainda está em uso hoje.

Mas a navegação terrestre deficiências significativas: o terreno irregular torna-se um obstáculo e a influência da ionosfera afeta negativamente o tempo de transmissão do sinal. Se a distância entre o radiofarol de navegação e o navio for muito grande, o erro na determinação das coordenadas pode ser medido em quilômetros, o que é inaceitável.

Os radiofaróis terrestres foram substituídos por sistemas de navegação por satélite para fins militares, o primeiro dos quais, o American Transit (outro nome para NAVSAT), foi lançado em 1964. Seis satélites de órbita baixa garantiram uma precisão de determinação de coordenadas de até duzentos metros.

Em 1976, a URSS lançou um sistema de navegação militar semelhante, o Cyclone, e três anos depois, um sistema civil chamado Cicada. A grande desvantagem dos primeiros sistemas de navegação por satélite era que eles só podiam ser usados por curtos períodos de uma hora. Os satélites de órbita baixa, e mesmo em pequeno número, não foram capazes de fornecer ampla cobertura de sinal.

GPS vs. GLONASS

Em 1974, o Exército dos EUA lançou em órbita o primeiro satélite do então novo sistema de navegação NAVSTAR, que mais tarde foi renomeado como GPS (Sistema de Posicionamento Global). Em meados da década de 1980, a tecnologia GPS pôde ser usada por navios e aeronaves civis, mas por muito tempo eles foram capazes de fornecer um posicionamento muito menos preciso do que os militares. O vigésimo quarto satélite GPS, o último necessário para cobrir completamente a superfície da Terra, foi lançado em 1993.

Em 1982, a URSS apresentou sua resposta - era a tecnologia GLONASS (Sistema Global de Navegação por Satélite). O último 24º satélite GLONASS entrou em órbita em 1995, mas a curta vida útil dos satélites (três a cinco anos) e o financiamento insuficiente para o projecto colocaram o sistema fora de acção durante quase uma década. Foi possível restaurar a cobertura mundial do GLONASS apenas em 2010.

Para evitar tais falhas, tanto o GPS quanto o GLONASS utilizam agora 31 satélites: 24 principais e 7 reservas, como dizem, por precaução. Os modernos satélites de navegação voam a uma altitude de cerca de 20 mil km e conseguem circundar a Terra duas vezes por dia.

Como funciona o GPS

O posicionamento na rede GPS é realizado medindo a distância do receptor a vários satélites, cuja localização é conhecida com precisão no momento atual. A distância até o satélite é medida multiplicando o atraso do sinal pela velocidade da luz.
A comunicação com o primeiro satélite fornece informações apenas sobre a gama de possíveis localizações do receptor. A intersecção de duas esferas dará um círculo, três - dois pontos e quatro - o único ponto correto no mapa. Nosso planeta é mais frequentemente usado como uma das esferas, o que permite o posicionamento em apenas três em vez de quatro satélites. Em teoria, a precisão do posicionamento GPS pode chegar a 2 metros (na prática, o erro é muito maior).

Cada satélite envia um grande conjunto de informações ao receptor: hora exata e sua correção, almanaque, dados de efemérides e parâmetros ionosféricos. Um sinal de tempo preciso é necessário para medir o atraso entre seu envio e recebimento.

Os satélites de navegação estão equipados com relógios de césio de alta precisão, enquanto os receptores estão equipados com relógios de quartzo muito menos precisos. Portanto, para verificar a hora, é feito contato com um (quarto) satélite adicional.

Mas os relógios de césio também podem cometer erros, por isso são comparados com os relógios de hidrogénio colocados no solo. Para cada satélite, a correção da hora é calculada individualmente na central de controle do sistema de navegação, que posteriormente é enviada ao receptor junto com a hora exata.

Outro componente importante do sistema de navegação por satélite é o almanaque, que é uma tabela de parâmetros da órbita do satélite para o próximo mês. O almanaque, assim como a correção do tempo, são calculados no centro de controle.

Os satélites também transmitem dados de efemérides individuais, com base nos quais são calculados os desvios orbitais. E dado que a velocidade da luz não é constante em nenhum lugar exceto no vácuo, o atraso do sinal na ionosfera deve ser levado em consideração.

A transmissão de dados na rede GPS é realizada estritamente em duas frequências: 1575,42 MHz e 1224,60 MHz. Diferentes satélites transmitem na mesma frequência, mas usam divisão de código CDMA. Ou seja, o sinal do satélite é apenas ruído, que só pode ser decodificado se você tiver o código PRN adequado.

A abordagem acima permite alta imunidade a ruídos e o uso de uma faixa de frequência estreita. No entanto, às vezes os receptores GPS ainda precisam procurar satélites por um longo período, o que é causado por vários motivos.

Em primeiro lugar, o receptor inicialmente não sabe onde o satélite está, se está se afastando ou se aproximando, e qual é o desvio de frequência do seu sinal. Em segundo lugar, o contato com um satélite é considerado bem-sucedido somente quando dele é recebido um conjunto completo de informações. A velocidade de transmissão de dados na rede GPS raramente ultrapassa 50 bps. E assim que o sinal for interrompido por interferência de rádio, a busca recomeça.

O futuro da navegação por satélite

Agora, o GPS e o GLONASS são amplamente utilizados para fins pacíficos e, de fato, são intercambiáveis. Os chips de navegação mais recentes suportam padrões de comunicação e conectam-se aos satélites encontrados primeiro.

O GPS americano e o GLONASS russo estão longe de ser os únicos sistemas de navegação por satélite do mundo. Por exemplo, a China, a Índia e o Japão começaram a implantar os seus próprios sistemas de satélite chamados BeiDou, IRNSS e QZSS, respectivamente, que irão operar apenas dentro dos seus países e, portanto, requerem um número relativamente pequeno de satélites.

Mas talvez o maior interesse esteja no projecto Galileo, que está a ser desenvolvido pela União Europeia e deverá ser lançado a plena capacidade antes de 2020. Inicialmente, o Galileo foi concebido como uma rede puramente europeia, mas países do Médio Oriente e da América do Sul já manifestaram o desejo de participar na sua criação. Assim, uma “terceira força” poderá surgir em breve no mercado global de CLO. Se este sistema for compatível com os existentes, e muito provavelmente será, os consumidores só serão beneficiados - a velocidade de busca de satélites e a precisão do posicionamento deverão aumentar.

A navegação por satélite é usada por motoristas, ciclistas, turistas - até mesmo os corredores matinais rastreiam sua própria rota usando satélites. Em vez de perguntar aos transeuntes como encontrar a casa certa, a maioria prefere pegar um smartphone e fazer essa pergunta ao GLONASS ou GPS. Apesar de módulos de navegação por satélite estarem instalados em todos os smartphones e na maioria dos relógios desportivos, apenas uma em cada dez pessoas compreende como funciona este sistema e como encontrar o sistema certo num mar de dispositivos com funções GPS/GLONASS.

Como funciona um sistema de navegação por satélite?

A abreviatura GPS significa Global Positioning System: “sistema de posicionamento global”, se traduzido literalmente. A ideia de usar satélites em órbita baixa da Terra para determinar as coordenadas de objetos terrestres surgiu na década de 1950, imediatamente após a União Soviética lançar o primeiro satélite artificial. Cientistas americanos monitoraram o sinal do satélite e descobriram que sua frequência muda quando o satélite se aproxima ou se afasta. Portanto, conhecendo suas coordenadas exatas na Terra, você pode calcular a localização exata do satélite. Esta observação deu impulso ao desenvolvimento de um sistema de cálculo de coordenadas globais.

Inicialmente, a Marinha se interessou pela descoberta - o laboratório naval iniciou o desenvolvimento, mas com o tempo decidiu-se criar um sistema unificado para todas as forças armadas. O primeiro satélite GPS foi lançado em órbita em 1978. Atualmente, cerca de trinta satélites transmitem sinais. Quando o sistema de navegação começou a funcionar, os departamentos militares dos EUA fizeram um presente a todos os habitantes do planeta - abriram o acesso gratuito aos satélites, para que todos pudessem utilizar gratuitamente o Sistema de Posicionamento Global, desde que tivessem um receptor.

Seguindo os americanos, a Roscosmos criou o seu próprio sistema: o primeiro satélite GLONASS entrou em órbita em 1982. GLONASS é um sistema global de navegação por satélite que funciona com o mesmo princípio do americano. Existem atualmente 24 satélites russos em órbita que fornecem coordenação.

Para utilizar um dos sistemas, ou melhor ainda, dois ao mesmo tempo, é necessário um receptor que receberá sinais de satélites, além de um computador para decifrar esses sinais: a localização do objeto é calculada com base nos intervalos entre sinais recebidos. A precisão do cálculo é de mais ou menos 5 m.

Quanto mais satélites um dispositivo “vê”, mais informações ele pode fornecer. Para determinar as coordenadas, o navegador precisa apenas ver dois satélites, mas se encontrar a direção de pelo menos quatro satélites, o aparelho poderá informar, por exemplo, a velocidade de movimento do objeto. Portanto, os dispositivos de navegação modernos leem cada vez mais parâmetros:

Coordenadas geográficas do objeto.
A velocidade de seu movimento.
Altitude acima do nível do mar.

Que erros podem ocorrer na operação do GPS/GLONASS?

A navegação por satélite é boa porque está disponível 24 horas por dia, em qualquer lugar do planeta. Onde quer que você esteja, se tiver um receptor, poderá determinar as coordenadas e construir uma rota. No entanto, na prática, o sinal do satélite pode ser bloqueado por obstáculos físicos ou desastres climáticos: se você estiver passando por um túnel subterrâneo e também houver uma tempestade acima, o sinal pode não “alcançar” o receptor.

Este problema foi resolvido com a tecnologia A-GPS: pressupõe que o receptor acesse o servidor através de canais de comunicação alternativos. Isso, por sua vez, utiliza dados recebidos de satélites. Graças a isso, você pode usar o sistema de navegação em salas, túneis e com mau tempo. A tecnologia A-GPS foi projetada para smartphones e outros dispositivos pessoais, portanto, ao escolher um navegador ou smartphone verifique se ele suporta este padrão. Desta forma você pode ter certeza de que o dispositivo não irá falhar em um momento crucial.

Os proprietários de smartphones às vezes reclamam que o navegador não funciona com precisão ou “desliga” periodicamente e não determina as coordenadas. Via de regra, isso se deve ao fato de que na maioria dos smartphones a função GPS/GLONASS está desabilitada por padrão. O dispositivo usa torres de celular ou Internet sem fio para calcular coordenadas. O problema pode ser resolvido configurando o smartphone e ativando o método desejado para determinação de coordenadas. Também pode ser necessário calibrar a bússola ou reiniciar o navegador.

Tipos de navegadores

Automotivo. Sistema de navegação, vinculados aos satélites GLONASS ou seus análogos americanos, podem fazer parte do computador de bordo de um carro, mas mais frequentemente compram dispositivos separados. Eles não apenas determinam as coordenadas do carro e permitem que você vá facilmente do ponto A ao ponto B, mas também protegem contra roubo. Mesmo que os criminosos roubem um carro, ele pode ser rastreado por meio de um farol. Outra vantagem dos dispositivos especiais para automóveis é que eles permitem a instalação de uma antena - devido à antena, é possível fortalecer o sinal GLONASS.
Turista. Se você puder instalar um conjunto especial de mapas em um navegador automotivo, requisitos mais rigorosos serão impostos aos dispositivos de viagem: os modelos modernos permitem o uso de um conjunto expandido de mapas. No entanto, o dispositivo turístico mais simples é apenas um receptor de sinal com um computador simples. Pode nem marcar as coordenadas no mapa, caso em que será necessário um mapa em papel com grade de navegação. No entanto, agora esses dispositivos são comprados apenas por razões de economia.
Smartphones, tablets com receptor GPS/GLONASS. Os smartphones também permitem baixar um conjunto expandido de mapas. Podem ser utilizados como navegadores automotivos e turísticos, o principal é instalar o aplicativo e baixar os mapas necessários. Muitos dos programas de navegação úteis são gratuitos, mas alguns exigem uma pequena taxa.

Programas de navegação para smartphones

Um dos programas mais simples pensados para quem não quer se aprofundar nas funcionalidades: MapsWithMe. Ele permite que você baixe um mapa da região desejada da rede e use-o mesmo que não haja conexão com a Internet. O programa mostrará a localização no mapa, encontrará objetos marcados neste mapa - você pode salvá-los como marcadores e depois usar uma pesquisa rápida. É aqui que a funcionalidade termina. O programa usa apenas mapas vetoriais - outros formatos não podem ser carregados.

Proprietários de dispositivos Android podem usar o programa OsmAnd. É adequado para condutores e peões, pois permite traçar automaticamente um percurso ao longo de estradas ou caminhos de montanha. O navegador GLONASS irá guiá-lo ao longo do percurso usando comandos de voz. Além de mapas vetoriais, você pode usar mapas raster, bem como marcar pontos de referência e registrar trilhas.

A alternativa mais próxima ao OsmAnd é o aplicativo Locus Map. É adequado para turistas que caminham, pois se assemelha a um clássico dispositivo de navegação para turistas, que já existia antes do advento dos smartphones. Usa mapas vetoriais e raster.

Dispositivos de viagem

Smartphones e tablets podem substituir um dispositivo GPS/GLONASS dedicado ao turismo, mas esta solução tem as suas desvantagens. Por um lado, se você possui um smartphone, não precisa comprar nenhum dispositivo adicional. É fácil trabalhar com o mapa em uma tela grande e brilhante, e a escolha de aplicativos é ampla - indicamos apenas alguns programas, é impossível cobrir todas as ofertas. Mas o smartphone também tem desvantagens:

Descarrega rapidamente. Em média, o aparelho funciona por um dia, e no modo de busca constante por coordenadas - menos ainda.
Requer manuseio cuidadoso. Claro, existem smartphones seguros, mas além de serem caros, a confiabilidade de tal smartphone ainda não pode ser comparada a um dispositivo GLONASS turístico especial. Pode ser totalmente à prova d'água.

Para caminhadas de vários dias na natureza, foram desenvolvidos dispositivos especializados, em caixas à prova d'água e com baterias potentes. Porém, ao escolher tal dispositivo, é importante verificar se ele suporta mapas vetoriais e raster. Um mapa raster é uma imagem vinculada a coordenadas. Você pode pegar um mapa em papel, digitalizá-lo, vinculá-lo às coordenadas GLONASS - e obter um mapa raster. Os mapas vetoriais não são uma imagem, mas um conjunto de objetos que o programa coloca na imagem. O sistema permite que você execute uma pesquisa por objetos, mas é difícil criar esse diagrama por conta própria.

A ideia de localizar objetos usando satélites artificiais da Terra surgiu na mente dos americanos na década de 1950. No entanto, o satélite soviético pressionou os cientistas.

O físico americano Richard Kershner percebeu que se você conhecer as coordenadas no solo, poderá descobrir a velocidade da espaçonave soviética. Foi aí que começou a implantação do programa, que mais tarde ficou conhecido como GPS - sistema de posicionamento global. Em 1974, o primeiro satélite americano foi lançado em órbita. Inicialmente este projeto destinava-se aos departamentos militares.

Como funciona a geolocalização

Vejamos os recursos de geoposicionamento usando o exemplo de um rastreador normal. Até a ativação, o dispositivo fica em modo standby, o módulo GPS GLONASS está desligado. Esta opção é fornecida para economizar carga da bateria e aumentar o período vida útil da bateria dispositivos.

Durante a ativação, três processos são iniciados ao mesmo tempo:

O receptor GPS começa a analisar as coordenadas usando o programa integrado. Se neste momento forem detectados três satélites, o sistema é considerado indisponível. A mesma coisa acontece com o GLONASS;
se um rastreador (por exemplo, um navegador) suportar módulos de dois sistemas, o dispositivo analisará as informações recebidas de ambos os satélites. Em seguida, lê as informações que considera confiáveis;
se no momento certo os sinais de ambos os sistemas não estiverem disponíveis, o GSM está ligado. Mas os dados obtidos desta forma serão imprecisos.

Portanto, ao se perguntar o que escolher – GPS ou GLONASS, opte por equipamentos que suportem dois sistemas de satélite. As desvantagens de um deles serão cobertas pelo outro. Assim, sinais de 18 a 20 satélites estão disponíveis para o receptor simultaneamente. Isso garante bom nível e estabilidade do sinal e minimiza erros.

Custo do serviço de monitoramento GPS e GLONASS

Vários fatores influenciam o custo final do equipamento:

país de origem;
quais sistemas de navegação são utilizados;
qualidade dos materiais e funções adicionais;
manutenção de softwares.

A opção mais econômica são os equipamentos fabricados na China. O preço começa em 1.000 rublos. No entanto, você não deve esperar um serviço de qualidade. Por esse dinheiro, o proprietário receberá funcionalidade limitada e uma vida útil curta.

O próximo segmento de equipamentos são os fabricantes europeus. O valor começa em 5.000 rublos, mas em troca o comprador recebe um valor estável programas e recursos avançados.

Os fabricantes russos oferecem equipamentos bastante econômicos a preços razoáveis. Os preços dos rastreadores domésticos começam em 2.500 rublos.

Um item de despesa separado – taxa de assinatura e pagamento por serviços adicionais. Taxa mensal para empresas nacionais – 400 rublos. Os fabricantes europeus abrem opções adicionais para uma “moeda” adicional.

Você também terá que pagar pela instalação do equipamento. Em média, a instalação em um centro de serviços custará 1.500 rublos.

Vantagens e desvantagens do GLONASS e GPS

Agora vamos examinar os prós e os contras de cada sistema.

Os satélites GPS dificilmente aparecem no hemisfério sul, enquanto o GLONASS transmite sinais para Moscou, Suécia e Noruega. A clareza do sinal é maior no sistema americano graças aos 27 satélites ativos. A diferença de erro “faz o jogo” dos satélites dos EUA. Para efeito de comparação: a imprecisão do GLONASS é de 2,8 m, a do GPS é de 1,8 m. A pureza dos cálculos depende da posição dos satélites em órbita. Em alguns casos, os dispositivos são alinhados de tal forma que o grau de erro de cálculo aumenta. Esta situação ocorre em ambos os sistemas.

Retomar

Então, qual vencerá na comparação GPS vs GLONASS? A rigor, os utilizadores civis não se importam com os satélites que os seus equipamentos de navegação utilizam. Ambos os sistemas são gratuitos e localizados em acesso aberto. Uma solução razoável para os desenvolvedores seria a integração mútua de sistemas. Neste caso, o rastreador terá a quantidade necessária de dispositivos em seu “campo de visão” mesmo em condições climáticas adversas e interferências na forma de arranha-céus.